WO2015014043A1

WO2015014043A1 - 基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置

Info

Publication number: WO2015014043A1
Application number: PCT/CN2013/087181
Authority: WO
Inventors: 梁彩华; 郜骅; 张小松
Original assignee: 东南大学
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-02-05
Also published as: CN103353189A; CN103353189B

Abstract

一种基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。该热源塔热泵装置充分利用过热制冷剂冷却放出的热量，基于空气闭式循环，在实现溶液再生的同时制取供热热水，实现了热源塔热泵系统溶液的高效再生。该热源塔热泵装置在各种运行工况下的可靠性提高了，并实现了整个系统的高效运行。

Description

基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置技术领域

本发明属于制冷空调系统设计和制造领域，涉及一种实现溶液再生热量综合高效利用的热源塔热泵装置。背景技术

热源塔热泵具有兼顾制冷和制热的功能，在夏季制冷时，具有水冷冷水机组的高效率，冬季制热时，利用溶液在热源塔内与空气换热，溶液吸收空气中热量作为热泵机组的低位热源。热源塔热泵采用电驱动，可避免直接使用一次能源，系统具有更高的一次能源利用效率，同时不存在空气源热泵的结霜问题，具有使用灵活，不受地理地质条件限制等优点，是一种很有前景的新型空调系统。

热源塔热泵系统在冬季制热运行时，利用溶液在热源塔中与空气换热，在这过程中，由于空气中水蒸汽与溶液表面的水蒸汽存在分压力差，空气中的水分将进入溶液，使溶液的浓度变稀，溶液的冰点将上升，为了保证系统运行的安全可靠，需要将溶液从空气中吸入的水分从溶液中排出，提高溶液的浓度，即实现溶液的再生。溶液的再生过程是一个需要吸收热量的过程，如何获得溶液的再生热源，及其实现溶液再生热量的高效利用，对提高热源塔热泵系统性能，保证系统安全可靠运行具有重要意义。

因此，如何解决热源塔热泵系统的溶液再生热源和溶液再生热量的高效利用，实现热源塔热泵系统的综合高效等问题，设计出一种新型高效的热源塔热泵系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高效解决热源塔热泵系统溶液再生问题，提高热源塔热泵系统在各种运行工况下运行效率的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置。

技术方案：本发明基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路。制冷剂回路包括压縮机、第一电磁阀、第二电磁阀、第一换热器、四通阀、第二换热器、第一单向阀、第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀、第三单向阀、第四单向阀、第三换热器、气液分离器及其相关连接管道，第一换热器和第二换热器同时也是溶液回路的构成部件，第三换热器同时也是冷热水回路的构成部件。

制冷剂回路中，压縮机的输出端分两路，一路通过第二电磁阀与第一换热器第一输入端连接，另一路通过第一电磁阀与四通阀第一输入端连接，四通阀第一输入端同时还与第一换热器第一输出端连接，四通阀第一输出端与第二换热器第一输入端连接，第二换热器第一输出端与第一单向阀的入口连接，第一单向阀的出口分成两路，一路与储液器的输入端连接，另外一路与第二单向阀的出口连接，第二单向阀的入口与第三换热器第一输出端连接，储液器的输出端通过过滤器与电子膨胀阀的输入端连接，电子膨胀阀的输出端分成两路，一路连接第三单向阀的入口，另外一路连接第四单向阀的入口，第三单向阀的出口与第三换热器第一输出端连接，第四单向阀的出口同时与第二换热器第一输出端和第一单向阀的入口连接，第三换热器第一输入端与四通阀第二输入端连接，四通阀第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与压縮机的输入端连接。

溶液回路包括第二换热器、填料换热器、第一溶液泵、第一电动三通调节阀、第二电动三通调节阀、第四换热器、第四电磁阀、第五电磁阀、溶液储液器、第六电磁阀、热源塔、第二溶液泵、第一换热器及其相关连接管道，填料换热器同时是空气回路的构成部件；

溶液回路中，热源塔溶液输出端与第二溶液泵的入口连接，第二溶液泵的出口接第二电动三通调节阀输入端，第二电动三通调节阀第一输出端与第二换热器第二输入端连接，第二换热器第二输出端与热源塔第一输入端连接，第二电动三通调节阀第二输出端与第四换热器第一输入端连接，第四换热器第一输出端与第一换热器第二输入端连接，第一换热器第二输出端与填料换热器溶液输入端连接，填料换热器溶液输出端与第一溶液泵的入口连接，第一溶液泵的出口接第一电动三通调节阀输入端，第一电动三通调节阀第一输出端也与第一换热器第二输入端连接，第一电动三通调节阀第二输出端接第四换热器第二输入端，第四换热器第二输出端的出口分成两路，一路通过第四电磁阀与热源塔第一输入端连接，另外一路通过第五电磁阀与溶液储液器的进口连接，溶液储液器的出口通过第六电磁阀接热源塔第二输入端连接。

空气回路包括依次相接的填料换热器、翅片管换热器、风机，以及连通填料换热器、翅片管换热器、风机的连接风道，构成一个循环回路。翅片管换热器底端接有放水阀，翅片管换热器同时也是冷热水回路的构成部件。

冷热水回路包括水泵、第三电磁阀、翅片管换热器、第三换热器及其相关连接管道。冷热水回路中，水泵的入口与热源塔热泵装置的回水端连接，水泵的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端连接，另外一路通过第三电磁阀与翅片管换热器溶液输入端连接，第三换热器第二输出端与热源塔热泵装置的供水端连接，翅片管换热器溶液输出端也与热源塔热泵装置的供水端连接。

本发明中，通过控制第一电动三通调节阀和第二电动三通调节阀，来调节进入第一换热器、第二换热器和第四换热器的溶液流量，实现对进入填料换热器的溶液流量、温度和浓度进行控制，进而实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得热源塔热泵装置获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

本发明中，利用第一换热器中过热制冷剂冷却放出的热量，实现溶液再生。

本发明中，空气回路中的翅片管换热器中，利用空气中水分凝结放出的热量加热冷热水回路中热水。

本发明中，热源塔的出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。

热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压縮机吸入、压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀（此时第二电磁阀关闭）和四通阀进入第二换热器中，制冷剂放出热量，进行冷凝变成液体，再依次经过第一单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀后进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中吸热蒸发，制取冷水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压縮机，从而完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中除热源塔、第二溶液泵、第二电动三通调节阀、第二换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔出来后被第二溶液泵吸入，经过第二溶液泵加压后，冷却水进入第二电动三通调节阀，冷却水全部从第二电动三通调节阀第一输出端流出，进入第二换热器，在第二换热器中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后进入热源塔与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔流出。空气回路不工作。冷热水回路中冷冻水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵，进入第三换热器中（此时第三电磁阀关闭），冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低后，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。

热源塔热泵冬季制热分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少，即溶液无需再生时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器中被压縮机吸入、压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀（此时第二电磁阀关闭）和四通阀进入第三换热器中，制冷剂放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，再依次经过第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀后进入第二换热器，制冷剂在第二换热器中吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第二换热器出来经过四通阀进入气液分离器，然后再次被吸入压縮机，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔、第二溶液泵、第二电动三通调节阀、第二换热器工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔出来后被第二溶液泵吸入，经过第二溶液泵加压后，溶液进入第二电动三通调节阀，溶液全部从第二电动三通调节阀第一输出端流出，然后进入第二换热器，在第二换热器中吸收热量并将热量传给制冷剂，自身温度降低后进入热源塔与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔流出。空气回路不工作。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵，进入第三换热器中（此时第三电磁阀关闭），热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生。制冷剂回路为气液分离器中低温低压的制冷剂气体被压縮机吸入、压縮后排出经过第二电磁阀（此时第一电磁阀关闭）进入第一换热器，制冷剂在其中与溶液换热，温度降低后流出第一换热器，然后通过四通阀进入第三换热器，制冷剂在第三换热器中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次通过第二单向阀、储液器、过滤器、电子膨胀阀，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀进入第二换热器中，在第二换热器中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器出来流经四通阀进入气液分离器，最后再次被压縮机吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔出来后进入第二溶液泵，经过第二溶液泵加压后进入第二电动三通调节阀，溶液在第二电动三通调节阀中被分成两路，一路从第二电动三通调节阀第一输出端流出后与进入第二换热器，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第二换热器出来后回到热源塔，另外一路从第二电动三通调节阀第二输出端流出后与进入第四换热器，在第四换热器中与从填料换热器中流进第四换热器的溶液进行换热，溶液温度升高溶液从第四换热器中出来后溶液进入第一换热器，在第一换热器中溶液与制冷剂换热，溶液温度升高，溶液从第一换热器出来后进入填料换热器，溶液在填料换热器中与空气进行传热传质，溶液温度降低，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高，溶液从填料换热器中出来经过第一溶液泵后进入第一电动三通调节阀，溶液在其中被分成两路，一路从第一电动三通调节阀第一输出端流出后与从第四换热器第一输出端流出的溶液混合后进入第一换热器，另外一路从第一电动三通调节阀第二输出端出来后进入第四换热器进行换热，温度降低后从第四换热器流出，经过第四电磁阀（此时第五电磁阀、第六电磁阀关闭）后与从第二换热器第二输出端流出的溶液混合后进入热源塔，溶液在热源塔中与空气进行传热传质，溶液温度升高。空气回路中，空气被风机吸入加压排出后，进入填料换热器，在填料换热器中与溶液进行热质交换，空气温度升高，含湿量增大，从填料换热器中出来的空气进入翅片管换热器，在翅片管换热器中与供热热水进行换热，用于制取 45°C供 /40°C回的供热热水，空气温度降低至其露点温度以下，空气中水分凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器流出后再次被风机吸入，如此循环，此时放水阀打开，空气在翅片管换热器中凝结的水将流出。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵，热水被分成两路，一路进入第三换热器中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器出来后从热源塔热泵装置的供水端流出，另外一路经过第三电磁阀进入翅片管换热器，热水在其中与空气进行换热，温度升高，从翅片管换热器出来后与从第三换热器出来的热水混合，最终从热源塔热泵装置的供水端流出。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三一溶液高度浓縮模式时: 其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第五电磁阀打开（第四电磁阀、第六电磁阀关闭），从第四换热器第二输出端流出的溶液将经过第五电磁阀流入溶液储液器储存，而不在流入热源塔。

在系统制热运行模式一过程中，溶液无需再生，在不启用溶液再生的同时，保证系统的高效运行。在系统制热运行模式二过程中，溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量，通过控制第一电动三通调节阀和第二电动三通调节阀，实现对分别进入第一换热器、第二换热器和第四换热器的溶液流量调节，从而调节进行再生的溶液量，实现对进入填料换热器的溶液流量、温度和浓度进行控制，进而实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定，同时利用空气回路中，空气中水分在翅片管换热器中凝结放出的热量，加热供热热水，实现再生热量的高效利用。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提出的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，充分利用过热制冷剂冷却放出的热量，基于空气闭式循环，在实现溶液再生的同时制取供热热水，实现了热源塔热泵系统溶液的高效再生，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在各种运行工况下的安全可靠性，并实现了系统的综合高效。附图说明

图 1是本发明基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置的示意图。

图中有：压縮机 1 ; 第一电磁阀 2; 第二电磁阀 3; 第一换热器 4; 第一换热器第一输入端 4a; 第一换热器第一输出端 4b; 第一换热器第二输入端 4c; 第一换热器第二输出端 4d; 四通阀 5; 四通阀第一输入端 5a; 四通阀第一输出端 5b; 四通阀第二输入端 5c; 四通阀第二输出端 5d; 第二换热器 6; 第二换热器第一输入端 6a; 第二换热器第一输出端 6b;第二换热器第二输入端 6c;第二换热器第二输出端 6d;第一单向阀 7; 第二单向阀 8; 储液器 9; 过滤器 10; 电子膨胀阀 11 ; 第三单向阀 12; 第四单向阀 13; 第三换热器 14; 第三换热器第一输入端 14a; 第三换热器第一输出端 14b; 第三换热器第二输入端 14c; 第三换热器第二输出端 14d_; 气液分离器 15; 水泵 16; 第三电磁阀 17；填料换热器 18; 填料换热器溶液输入端 18a; 填料换热器溶液输出端 18b; 翅片管换热器 19; 翅片管换热器溶液输入端 19a; 翅片管换热器溶液输出端 19b; 风机 20; 第一溶液泵 21 ; 第一电动三通调节阀 22; 第一电动三通调节阀输入端 22a; 第一电动三通调节阀第一输出端 22b; 第一电动三通调节阀第二输出端 22c; 第四换热器 23; 第四换热器第一输入端 23a; 第四换热器第一输出端 23b; 第四换热器第二输入端 23c; 第四换热器第二输出端 23d;第二电动三通调节阀 24;第二电动三通调节阀输入端 24a; 第二电动三通调节阀第一输出端 24b; 第二电动三通调节阀第二输出端 24c; 第四电磁阀 25; 第五电磁阀 26; 溶液储液器 27; 第六电磁阀 28; 热源塔 29; 热源塔第一输入端 29a; 热源塔溶液输出端 29b; 热源塔第二输入端 29c; 第二溶液泵 30; 放水阀 31。具体实施方式

下面结合图 1和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、空气回路和冷热水回路，具体的连接方法压縮机 1 的输出端分两路，一路通过第二电磁阀 3接第一换热器第一输入端 4a，另一路通过第一电磁阀 2接四通阀第一输入端 5a，四通阀第一输入端 5a同时还接第一换热器第一输出端 4b，四通阀第一输出端 5b接第二换热器第一输入端 6a，第二换热器第一输出端 6b接第一单向阀 7的入口，第一单向阀 7的出口分成两路，一路接储液器 9的输入端，另外一路接第二单向阀 8的出口，第二单向阀 8的入口接第三换热器第一输出端 14b，储液器 9的输出端通过过滤器 10接电子膨胀阀 11的输入端，电子膨胀阀 11的输出端分成两路，一路接第三单向阀 12的入口，另外一路连接第四单向阀 13的入口，第三单向阀 12的出口与第三换热器第一输出端 14b连接，第四单向阀 13的出口同时与第二换热器第一输出端 6b和第一单向阀 7的入口连接，另外，第三换热器第一输入端 14a接四通阀第二输入端 5c，四通阀第二输出端 5d接气液分离器 15的输入端，气液分离器 15的输出端接压縮机 1的输入端；

热源塔溶液输出端 29b接第二溶液泵 30的入口，第二溶液泵 30的出口接第二电动三通调节阀输入端 24a，第二电动三通调节阀第一输出端 24b与第二换热器第二输入端 6c连接，第二换热器第二输出端 6d与热源塔第一输入端 29a连接，第二电动三通调节阀第二输出端 24c与第四换热器第一输入端 23a连接，第四换热器第一输出端 23b 与第一换热器第二输入端 4c连接，第一换热器第二输出端 4d与填料换热器溶液输入端 18a连接，填料换热器溶液输出端 18b与第一溶液泵 21的入口连接，第一溶液泵 21 的出口接第一电动三通调节阀输入端 22a，第一电动三通调节阀第一输出端 22b与第一换热器第二输入端 4c连接，第一电动三通调节阀第二输出端 22c接第四换热器第二输入端 23c，第四换热器第二输出端 23d的出口分成两路，一路通过第四电磁阀 25与热源塔第一输入端 29a连接，另外一路通过第五电磁阀 26与溶液储液器 27的进口连接，溶液储液器 27的出口通过第六电磁阀 28接热源塔第二输入端 29c连接。在空气流通回路中，依次相接的填料换热器 18、翅片管换热器 19、风机 20，以及连通填料换热器 18、翅片管换热器 19、风机 20的连接风道，构成一个循环回路。在翅片管换热器底端接有放水阀 30。

在冷热水回路中，水泵 16的入口与热源塔热泵装置的回水端与连接，水泵 16的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端 14c连接，另外一路通过第三电磁阀 17 与翅片管换热器溶液输入端 19a连接，第三换热器第二输出端 14d接热源塔热泵装置的供水端，翅片管换热器溶液输出端 19b也与热源塔热泵装置的供水端连接。

热源塔热泵夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器 15中被压縮机 1吸入、压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀 2 (此时第二电磁阀 3关闭）和四通阀 5进入第二换热器 6中，制冷剂放出热量，进行冷凝变成液体，再依次经过第一单向阀 7、储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11后变成低温低压的气液两相，再经过第三单向阀 12后进入第三换热器 14，制冷剂在第三换热器 14中吸热蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第三换热器 14出来经过四通阀 5进入气液分离器 15，然后再次被吸入压縮机 1，从而完成制冷循环，制取冷冻水。此时溶液回路中除热源塔 29、第二溶液泵 30、第二电动三通调节阀 24、第二换热器 6工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中冷却水从热源塔 28出来后被第二溶液泵 29吸入，经过第二溶液泵 29加压后，冷却水进入第二电动三通调节阀 24，冷却水全部从第二电动三通调节阀第一输出端 24b流出，进入第二换热器 6，在第二换热器 6中吸收热量将制冷剂冷凝成液体，自身温度升高后进入热源塔 29与空气进行热湿交换，冷却水温度降低后再次从热源塔 29流出。空气回路不工作。冷热水回路中冷冻水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵 16，进入第三换热器 14中（此时第三电磁阀 17关闭），冷冻水在其中与制冷剂换热，温度降低后，从第三换热器 14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。

热源塔热泵冬季制热分三种模式，制热运行模式一：热源塔热泵冬季制热运行，当空气中湿度较小或在热源塔中由空气进入溶液中的水分较少时，即溶液无需再生时，低温低压的制冷剂气体从气液分离器 15中被压縮机 1吸入、压縮后变成高温高压过热蒸气排出，经过第一电磁阀 2 (此时第二电磁阀 3关闭）和四通阀 5进入第三换热器 14中，制冷剂放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，再依次经过第二单向阀 8、储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11后变成低温低压的气液两相，再经过第四单向阀 13后进入第二换热器 6，制冷剂在第二换热器 6中吸热蒸发，制冷剂完全蒸发后变成过热气体从第二换热器 6出来经过四通阀 5进入气液分离器 15，然后再次被吸入压縮机 1，从而完成制热循环，制取热水。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液回路中除热源塔 29、第二溶液泵 30、第二电动三通调节阀 24、第二换热器 6工作外，其余部分都停止工作。在溶液回路中溶液从热源塔 29出来后被第二溶液泵 30吸入，经过第二溶液泵 30加压后，溶液进入第二电动三通调节阀 24，溶液全部从第二电动三通调节阀第一输出端 24b流出，然后进入第二换热器 6，在第二换热器 6中吸收热量并将热量传给制冷剂，自身温度降低后进入热源塔 29与空气进行热湿交换，溶液温度升高后再次从热源塔 29流出。空气回路不工作。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵 16，进入第三换热器 14中（此时第三电磁阀 17关闭），热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器 14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出。

制热运行模式二：当空气中湿度较大或在热源塔 29中由空气进入溶液中的水分较多时，溶液需要进行再生。制冷剂回路为气液分离器 15中低温低压的制冷剂气体被压縮机 1吸入、压縮后排出经过第二电磁阀 3 (此时第一电磁阀 2关闭）进入第一换热器 4，制冷剂在其中与溶液换热，温度降低后流出第一换热器 4，然后通过四通阀 5进入第三换热器 14，制冷剂在第三换热器 14中放出热量，制取热水，同时自身冷凝成液体，然后依次通过第二单向阀 8、储液器 9、过滤器 10、电子膨胀阀 11，被节流降压后以气液两相经过第四单向阀 13进入第二换热器 6中，在第二换热器 6中与溶液换热，进行蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第二换热器 6出来流经四通阀 5进入气液分离器 15，最后再次被压縮机 1吸入，重新被压縮参与循环。此时溶液回路中充灌着溶液，溶液从热源塔 29出来后进入第二溶液泵 30，经过第二溶液泵 30加压后进入第二电动三通调节阀 24，溶液在第二电动三通调节阀 24中被分成两路，一路从第二电动三通调节阀第一输出端 24b流出后与进入第二换热器 6，与制冷剂换热，放出热量，温度降低，溶液从第二换热器 6出来后回到热源塔 29，另外一路从第二电动三通调节阀第二输出端 24c流出后与进入第四换热器 23，在第四换热器 23中与从填料换热器 18中流进第四换热器 23的溶液进行换热，溶液温度升高溶液从第四换热器 23中出来后溶液进入第一换热器 4，在第一换热器 4中溶液与制冷剂换热，溶液温度升高，溶液从第一换热器 4出来后进入填料换热器 18，溶液在填料换热器 18中与空气进行传热传质，溶液温度降低，溶液中水分蒸发，溶液浓度提高，溶液从填料换热器 18中出来经过第一溶液泵 21后进入第一电动三通调节阀 22，溶液在其中被分成两路，一路从第一电动三通调节阀第一输出端 22b流出后与从第四换热器第一输出端 23b流出的溶液混合后进入第一换热器 4，另外一路从第一电动三通调节阀第二输出端 22c出来后进入第四换热器 23进行换热，温度降低后从第四换热器 23流出，经过第四电磁阀 25 (此时第五电磁阀 26、第六电磁阀 27关闭）后与从第二换热器第二输出端 6d流出的溶液混合后进入热源塔 29，溶液在热源塔 29中与空气进行传热传质，溶液温度升高。空气回路中，空气被风机 20吸入加压排出后，进入填料换热器 18，在填料换热器 18 中与溶液进行热质交换，空气温度升高，含湿量增大，从填料换热器 18中出来的空气进入翅片管换热器 19，在翅片管换热器 19中与供热热水进行换热，用于制取 45°C供 /40°C回的供热热水，空气温度降低至其露点温度以下，空气中水分凝出，含湿量下降，空气从翅片管换热器 19流出后再次被风机 20吸入，如此循环，此时放水阀 31打开，空气在翅片管换热器 19中凝结的水将流出。冷热水回路中热水从热源塔热泵装置的回水端进入热源塔热泵装置后经过水泵 16，热水被分成两路，一路进入第三换热器 14 中，热水在其中与制冷剂换热，温度升高，从第三换热器 14出来后从热源塔热泵装置的供水端流出，另外一路经过第三电磁阀 17进入翅片管换热器 19，热水在其中与空气进行换热，温度升高，从翅片管换热器 19出来后与从第三换热器 14出来的热水混合，最终从热源塔热泵装置的供水端流出。

当热源塔热泵冬季供热即将结束，系统制热运行模式三一溶液高度浓縮模式时：其他回路运行情况与模式二一致，只有在溶液回路中，第五电磁阀 26打开（第四电磁阀 25、第六电磁阀 27关闭），从第四换热器第二输出端 23d流出的溶液将经过第五电磁阀 26流入溶液储液器 27储存，而不在流入热源塔 29。

在系统制热运行模式一过程中，溶液无需再生，在不启用溶液再生的同时，保证系统的高效运行。

在系统制热运行模式二过程中，溶液再生利用的是过热制冷剂冷却放出的热量，通过控制第一电动三通调节阀 22和第二电动三通调节阀 24，实现对分别进入第一换热器 4、第二换热器 6和第四换热器 23的溶液流量调节，从而调节进行再生的溶液量，实现对进入填料换热器 18的溶液流量、温度和浓度进行控制，进而实现密闭空气回路中各部分运行温度的调节，使得系统获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定，同时利用空气回路中，空气中水分在翅片管换热器 19中凝结放出的热量，加热供热热水，实现再生热量的高效利用。

Claims

权利要求书

1. 一种基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，其特征在于，该装置包括制冷剂回路，溶液回路，空气回路和冷热水回路：

所述制冷剂回路包括压縮机（1)、第一电磁阀（2)、第二电磁阀（3)、第一换热器（4)、四通阀（5)、第二换热器（6)、第一单向阀（7)、第二单向阀（8)、储液器

(9)、过滤器（10)、电子膨胀阀（11)、第三单向阀（12)、第四单向阀（13)、第三换热器（14)、气液分离器（15) 及其相关连接管道，所述第一换热器（4) 和第二换热器（6) 同时也是溶液回路的构成部件，第三换热器（14) 同时也是冷热水回路的构成部件；

所述制冷剂回路中，压縮机（1) 的输出端分两路，一路通过第二电磁阀（3) 与第一换热器第一输入端（4a) 连接，另一路通过第一电磁阀（2) 与四通阀第一输入端

(5a) 连接，四通阀第一输入端（5a) 同时还与第一换热器第一输出端（4b) 连接，四通阀第一输出端（5b) 与第二换热器第一输入端（6a) 连接，第二换热器第一输出端

(6b) 与第一单向阀（7) 的入口连接，第一单向阀（7) 的出口分成两路，一路与储液器（9) 的输入端连接，另外一路与第二单向阀（8) 的出口连接，第二单向阀（8) 的入口与第三换热器第一输出端（14b) 连接，储液器（9) 的输出端通过过滤器

(10) 与电子膨胀阀（11) 的输入端连接，电子膨胀阀（11) 的输出端分成两路，一路连接第三单向阀（12) 的入口，另外一路连接第四单向阀（13) 的入口，第三单向阀

(12) 的出口与第三换热器第一输出端（14b) 连接，第四单向阀（13) 的出口同时与第二换热器第一输出端（6b) 和第一单向阀（7) 的入口连接，第三换热器第一输入端 (14a) 与四通阀第二输入端（5c) 连接，四通阀第二输出端（5d) 与气液分离器 (15) 的输入端连接，气液分离器（15) 的输出端与压縮机（1) 的输入端连接；

所述溶液回路包括第二换热器（6)、第一溶液泵（21)、第一电动三通调节阀

(22)、第二电动三通调节阀（24) 第二溶液泵（30)、填料换热器（18)、第四换热器

(23)、第四电磁阀（25)、第五电磁阀（26)、溶液储液器（27)、第六电磁阀（28)、热源塔（29)、第一换热器（4) 及其相关连接管道，所述填料换热器（18) 同时是空气回路的构成部件；

所述溶液回路中，热源塔溶液输出端（29b) 与第二溶液泵（30) 的入口连接，第二溶液泵（30) 的出口接第二电动三通调节阀输入端（24a)，第二电动三通调节阀第一输出端（24b) 与第二换热器第二输入端（6c) 连接，第二换热器第二输出端（6d) 与热源塔第一输入端（29a) 连接，第二电动三通调节阀第二输出端（24c) 与第四换热器第一输入端（23a) 连接，第四换热器第一输出端（23b) 与第一换热器第二输入端

(4c) 连接，第一换热器第二输出端（4d) 与填料换热器溶液输入端（18a) 连接，填料换热器溶液输出端（18b) 与第一溶液泵（21) 的入口连接，第一溶液泵（21) 的出口接第一电动三通调节阀输入端（22a)，第一电动三通调节阀第一输出端（22b) 也与第一换热器第二输入端（4c) 连接，第一电动三通调节阀第二输出端（22c) 与第四换热器第二输入端（23c) 连接，第四换热器第二输出端（23d) 的出口分成两路，一路通过第四电磁阀（25) 与热源塔第一输入端（29a) 连接，另外一路通过第五电磁阀

(26) 与溶液储液器（27) 的进口连接，溶液储液器（27) 的出口通过第六电磁阀

(28) 接热源塔第二输入端（29c) 连接；

所述空气回路包括依次相接的填料换热器（18)、翅片管换热器（19)、风机

(20)，以及连通所述填料换热器（18)、翅片管换热器（19)、风机（20) 的连接风道，构成一个循环回路，所述翅片管换热器（19) 的底端接有放水阀，翅片管换热器

(19) 同时也是冷热水回路的构成部件；

所述冷热水回路包括水泵（16)、第三电磁阀（17)、翅片管换热器（19)、第三换热器（14) 及其相关连接管道；

所述冷热水回路中，水泵（16) 的入口与热源塔热泵装置的回水端连接，水泵

(16) 的出口分成两路，一路与第三换热器第二输入端（14c) 连接，另外一路通过第三电磁阀（17) 与翅片管换热器输入端（19a) 连接，第三换热器第二输出端（14d) 与热源塔热泵装置的供水端连接，翅片管换热器溶液输出端（19b) 也与热源塔热泵装置的供水端连接。

2. 根据权利要求 1 所述的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，其特征在于，通过控制第一电动三通调节阀（22) 和第二电动三通调节阀（24)，来调节进入第一换热器（4)、第二换热器（6) 和第四换热器（23) 的溶液流量，实现对进入填料换热器（18) 的溶液流量、温度和浓度进行控制，使得热源塔热泵装置在获得最佳的再生效率的同时，保持运行溶液浓度的稳定。

3. 根据权利要求 1 所述的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，其特征在于，利用所述第一换热器（4) 中过热制冷剂冷却放出的热量，实现溶液再生。

4. 根据权利要求 1 所述的基于空气实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，其特征在于，所述空气回路中的翅片管换热器（19) 中，利用空气中水分凝结放出的热量加热冷热水回路中的热水。

5. 根据权利要求 1 所述的基于空气的实现再生热量高效利用的热源塔热泵装置，其特征在于，所述热源塔（29 ) 的出风口具有自开闭功能，工作时出风口自动打开，不工作时自动关闭，防止雨水进入塔内。